面向5G演進的場景化頻率規(guī)劃策略研究

□ 文 李 軍

0 引言

頻率是移動通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展的稀缺性基礎(chǔ)資源。如何做好頻率使用規(guī)劃，合理有效地使用頻率資源是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃面臨重要課題之一。隨著5G商用加速，移動數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)級增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃逐步走向多網(wǎng)、多頻、多制式協(xié)同階段。各頻段存在差異性，傳播特性不同，容量承載不同，部署策略千差萬別。如何將有限的頻率資源優(yōu)化利用滿足業(yè)務(wù)需求，如何重耕2G/3G/4G以及700M頻率資源支撐未來5G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃重要課題之一。本文站在5G無線網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃角度，綜合全網(wǎng)各頻段的覆蓋能力、站點比例、終端滲透率以及業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)判等因素，制定出場景化的頻率規(guī)劃演進策略，用以指導(dǎo)5G精品網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

1 頻率使用現(xiàn)狀

以中國移動為例，目前使用頻帶共計515MHz，涉及5模12頻，移動無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且頻率規(guī)劃策略隨場景變化而變化。如圖1所示：

中移動現(xiàn)網(wǎng)中各頻段規(guī)劃如下所述：

1) GSM900頻段：GSM網(wǎng)絡(luò)主覆蓋層，承載語音及2G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，占用頻率資源8.8MHz（城區(qū)5MHz）。

2) GSM1800頻段：補充GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋，占用頻率資源5MHz。

3) NB900頻段：承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，占用頻率資源1.2MHz。

4) FDD900：用于城區(qū)局部深度覆蓋和鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村廣覆蓋，占用頻率資源10MHz。

5) FDD1800：市區(qū)連續(xù)覆蓋及縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村補充覆蓋，占用頻率資源20MHz。

6) F頻段：全網(wǎng)打底網(wǎng)絡(luò)及熱點容量補充，占用頻率資源30MHz。

7) A頻段：全網(wǎng)熱點容量補充，高鐵專網(wǎng)，占用頻率資源15MHz。

8) E頻段：E頻段為室內(nèi)專用頻段，用于吸收室內(nèi)用戶4G業(yè)務(wù)，占用頻率資源50MHz。

9) D頻段：主用與市區(qū)，全網(wǎng)熱點容量補充，占用頻率資源60MHz。

10) FDD 700M：目前暫未使用，占用頻率資源60MHz。

11) NR 2.6G：5G網(wǎng)絡(luò)市區(qū)縣城主覆蓋，占用頻率資源100MHz。

12) NR 4.9G：暫未規(guī)模部署，占用頻率資源100MHz。

2 頻率資源重耕

2.1 2G/3G/NB-IOT頻率規(guī)劃

目前2G/3G主要用來承載語音和4G回落語音及部分數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，中國聯(lián)通（15MHz）使用帶寬資源最多，中國移動（8.8MHz）次之，中國電信（5MHz）最少；三家運營商NB-IOT網(wǎng)絡(luò)帶寬資源規(guī)劃相當(dāng)。三大運營商將2G/3G網(wǎng)絡(luò)有限的頻率資源重耕并優(yōu)化利用，滿足不斷涌現(xiàn)的4G、NB-IOT業(yè)務(wù)需求。頻率資源重耕情況如表1所示。

表1 2G/3G/NB-IOT頻率資源重耕

2.2 4G頻率規(guī)劃演進策略

三家運營商4G網(wǎng)絡(luò)均采用優(yōu)勢頻段1.8G+900M或800M用作覆蓋層，其余頻段部署室分和熱點容量補充；移動TDD+FDD兩種制式雙層覆蓋+多個頻段容量補充，應(yīng)用策略更為復(fù)雜，電信聯(lián)通僅采用FDD制式，應(yīng)用策略相對簡單。4G頻率規(guī)劃策略如圖2所示：

從覆蓋層面分析，中國移動采用T D D_F與FDD1800+FDD900雙層覆蓋；中國聯(lián)通FDD1800全網(wǎng)覆蓋+F D D 9 0 0補充深度覆蓋；中國電信FDD1800城區(qū)連續(xù)覆蓋+FDD800農(nóng)村連續(xù)覆蓋及城區(qū)補盲覆蓋。

從容量層面分析，中國移動采用D頻段和A頻段作為容量層，F(xiàn)頻段兼顧部分熱點容量補充；中國聯(lián)通FDD2100和FDD1800兼顧熱點容量補充；中國電信FDD2100兼顧熱點容量補充。

從室分部署角度來看，中國移動應(yīng)用全部TDD_E頻段部署室分，F(xiàn)DD1800兼顧部署部分室分；電信聯(lián)通主用FDD2100部署室分，F(xiàn)DD1800兼顧部分室分部署。

2.3 頻率規(guī)劃目標(biāo)

三家運營商目前都是多張網(wǎng)絡(luò)共存，中國移動近期在做GSM頻率壓縮和D1、D2退頻，電信聯(lián)通共建共享5G網(wǎng)絡(luò)，未來2G/3G終將退網(wǎng)，4G/5G長期共存，未來將整合頻率資源邁向5G已成三家運營商的共同趨勢。三家運營商頻率規(guī)劃目標(biāo)如表2所示：

表2 三家運營商頻率規(guī)劃目標(biāo)

3 面向5G的頻率規(guī)劃演進策略

3.1 業(yè)務(wù)需求

5G業(yè)務(wù)流量、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、終端連接迅猛發(fā)展，關(guān)乎頻率規(guī)劃思路與演進方向，業(yè)務(wù)發(fā)展依賴頻率資源優(yōu)化配置。

（1）隨著5G網(wǎng)絡(luò)的逐步規(guī)模化部署，4G流量逐漸達到流量峰值。基于4G業(yè)務(wù)歷史流量、5G業(yè)務(wù)發(fā)展、5G用戶滲透率、5G流量駐留比的變化趨勢等因素，4G網(wǎng)絡(luò)在2021年底達到流量峰值，2022年10月5G將實現(xiàn)有效分流。

（2）工信部官網(wǎng)7月份消息顯示，截止到2022年5月底，全國建成開通5G基站170萬個，覆蓋全國所有地級市、縣城城區(qū)和92%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，每萬人5G基站數(shù)超過12個。5G基站占移動基站總數(shù)比例16%，5G基站總數(shù)占全球60%以上，是全球首個基于獨立組網(wǎng)（SA）模式規(guī)模建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的國家。

（3）根據(jù)三大運營商披露的用戶數(shù)據(jù)，截至2022年5月，中國移動移動業(yè)務(wù)用戶總數(shù)9.67億，5G套餐客戶數(shù)為4.95億；中國電信移動用戶數(shù)為3.81億戶，5G套餐用戶數(shù)2.24億戶；中國聯(lián)通“大聯(lián)接”用戶累計到達數(shù)7.95億戶，5G套餐用戶累計到達數(shù)1.797億戶。結(jié)合5G用戶滲透率增幅，預(yù)計年底4G流量到達拐點后，全國5G用戶數(shù)將突破10億。

（4）在2021中國信通院ICT+深度觀察報告會上，信通院預(yù)計2025年5G終端將累計超過3200款，其中，2025年全球5G手機終端累計可達1200款以上；行業(yè)終端方面，“基礎(chǔ)類+定制”同步發(fā)展，2025年行業(yè)終端累計達到2000款以上，實現(xiàn)千萬級連接。

業(yè)務(wù)需求驅(qū)動頻譜規(guī)劃的方向，頻譜規(guī)劃影響業(yè)務(wù)需求和發(fā)展，兩者是辯證統(tǒng)一關(guān)系。頻譜規(guī)劃是產(chǎn)業(yè)的起點，也將在很大程度上決定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向、節(jié)奏和格局。借鑒以往網(wǎng)絡(luò)發(fā)展經(jīng)驗，以中國移動為例，推測未來5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展存在3個階段：

階段1：5G初期階段（2020年），5G網(wǎng)絡(luò)時代來臨；

階段2：5G快速發(fā)展階段（2021年～2022年），伴隨5G產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟進入5G快速發(fā)展階段。

階段3：5G成熟階段（2023年以后），5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準的日趨成熟，5G網(wǎng)絡(luò)功能繼續(xù)增強和完善，滿足各種新場景網(wǎng)絡(luò)需求。

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中需要結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的三個階段，前瞻性制定分場景分階段的頻率演進策略，引導(dǎo)5G向極簡目標(biāo)網(wǎng)演進。

3.2 城區(qū)場景頻率演進規(guī)劃

如圖3所示，城區(qū)場景通過FDD結(jié)構(gòu)調(diào)整、頻率能力發(fā)揮、低效頻點退網(wǎng)，制定出5G初期、5G快速發(fā)展期、5G成熟期的頻率演進策略。

（1）5G發(fā)展初期

隨著城區(qū)D1、D2頻點退頻和電信擴頻對F頻段的干擾，城區(qū)原本的D頻段/F頻段打底網(wǎng)質(zhì)量面臨挑戰(zhàn)，伴隨著NSA網(wǎng)絡(luò)FDD1800錨點建設(shè)，F(xiàn)DD1800將成為新的4G網(wǎng)絡(luò)打底層，通過覆蓋優(yōu)化、升功率、分層參數(shù)、效果評估、TOP小區(qū)處理等舉措開展FDD1800連續(xù)覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，重點以3D MIMO/D頻段作為容量層，減少F頻段負荷，優(yōu)化業(yè)務(wù)分層，實現(xiàn)市區(qū)優(yōu)質(zhì)打底網(wǎng)絡(luò)。

（2）5G快速發(fā)展

隨著GSM網(wǎng)絡(luò)承載的語音和流量急劇減少，通過GSM頻率壓縮，騰出的頻率資源用于FDD900擴頻將是大勢所趨。未來網(wǎng)絡(luò)演進保留F頻段的覆蓋能力，但針對低利用率、高干擾等低效F2頻點，后續(xù)將開展F2頻點的清退減容工作，通過5G反開3D MIMO補充容量。

（3）5G成熟期

5 G網(wǎng)絡(luò)已成為容量的主力承載，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進為5G（700M+2.6G全頻段+4.9 G），4 G（FDD900+F+FDD/NR1800），GSM語音薄網(wǎng)，三網(wǎng)長期共存。

3.3 農(nóng)村場景頻率演進規(guī)劃

如圖4所示，在5G網(wǎng)絡(luò)初期，農(nóng)村區(qū)域通過FDD結(jié)構(gòu)調(diào)整、D頻段平滑升級、低效頻點退網(wǎng)，制定出農(nóng)村場景5G初期、5G快速發(fā)展期、5G成熟期的頻率演進策略。

（1）農(nóng)村5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期

通過城區(qū)低效FDD900拆閑方式進行補點農(nóng)村FDD900建設(shè)，加大GSM降低配置演進到FDD900力度，降低2G頻譜資源需求，提升FDD900小區(qū)承載能力。結(jié)合GSM/LTE頻譜共享等輔助手段，降低900M復(fù)用度，釋放頻譜效能；盤活市區(qū)D1、D2退頻資源，推進城區(qū)D頻段利舊到農(nóng)村區(qū)域，將低效能FDD1800資源搬遷至縣城以上區(qū)域?qū)崿F(xiàn)FDD結(jié)構(gòu)調(diào)整。

（2）農(nóng)村5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展階段

利舊部分D頻段資源平滑演進為5G網(wǎng)絡(luò)，基于業(yè)務(wù)熱點及競對情況，通過開通NR2.6G 60M（8T8R），部署700M5G網(wǎng)絡(luò)。4G網(wǎng)絡(luò)由FDD900頻段和F頻段提供覆蓋和容量，并進行F2頻點及A頻段減容精簡網(wǎng)絡(luò)頻率結(jié)構(gòu)。

（3）農(nóng)村5G網(wǎng)絡(luò)成熟期階段

5 G網(wǎng)絡(luò)基于業(yè)務(wù)熱點及競對開通2.6 G（32TR）頻段網(wǎng)絡(luò)，并逐步形成FDD700M覆蓋打底網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)保留F1頻段及FDD900M資源，清退低效F2和A頻段資源，重耕FDD1800應(yīng)以5G網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)低效頻點退網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向5G（2.6G 8T8R/32T32R+700M）、4G（FDD900+F）和GSM語音薄網(wǎng)的方向演進。

3.4 頻率長期演進規(guī)劃

5G無線網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)“以終為始、統(tǒng)籌考慮”，采用獨立組網(wǎng)SA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，延續(xù)“宏微皮飛”立體組網(wǎng)架構(gòu)，分階段分節(jié)奏建設(shè)，打造最優(yōu)5G無線目標(biāo)網(wǎng)。

（1）做好2.6G和4.9G雙頻統(tǒng)籌規(guī)劃：2.6G方面，硬件上提前規(guī)劃具備160M NR能力，后期按照4G/5G業(yè)務(wù)需求逐步引入動態(tài)頻譜共享和5G載波聚合能力。最大化發(fā)揮4.9G能力，4.9G重點定位面向高服務(wù)質(zhì)量等級垂直行業(yè)需求，通過獨立專網(wǎng)規(guī)劃（建設(shè)2.6G和4.9G兩套物理獨立的無線網(wǎng)）、半共享專網(wǎng)（兩套物理無線網(wǎng)BBU共享、RRU獨立）規(guī)劃，打造極具競爭力的行業(yè)應(yīng)用支撐能力。

（2）面向競對加速推進5G載波聚合能力：促進產(chǎn)業(yè)鏈盡快實現(xiàn)2.6G+4.9G載波聚合能力，通過260M大帶寬提升5G整體業(yè)務(wù)承載能力。

（3）探索5G毫米波的部署應(yīng)用：毫米波具有帶寬大、速率高的優(yōu)勢，通信速率高達10Gbps，主要面向大帶寬場景，目前在美國等地區(qū)已有成熟的商業(yè)應(yīng)用案例。長遠考慮5G熱點容量擴容、小范圍極致速率體驗等場景，需提前開展毫米波設(shè)備測試應(yīng)用。

4 結(jié)束語

頻率規(guī)劃演進直接影響網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)劃，指導(dǎo)無線資源的精準投入。本文從目前三家運營商移動網(wǎng)絡(luò)的頻率使用現(xiàn)狀出發(fā)，通過應(yīng)用頻率策略對標(biāo)，結(jié)合4G流量拐點、5G業(yè)務(wù)預(yù)測和用戶發(fā)展趨勢及運營商對5G終端發(fā)展規(guī)劃，提出面向5G場景化頻率資源規(guī)劃策略，為后續(xù)5G資源投入提供參考，助力運營商打造極簡的5G精品目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。■